高频电液颤振发生器的关键技术基础研究

提出一种新型高频电液颤振发生器结构，满足振动辅助制造等工程领域对于高频、微幅和大激振力振动器的需求。研究这种颤振器的流固耦合振动特性、影响交流阀稳定的阀心涡动问题和影响阀口通流能力的气穴问题。建立颤振缸的流固耦合振动方程及有限元分析模型，交流阀的阀心涡动方程及CFD仿真模型，交流阀的阀口流场仿真模型，研究电液颤振器的频率、幅值、相位及激振力与振动机构的关系，研究颤振缸内驻波形成条件，研究阀心涡动临界转速与阀心结构的关系，研究阀口结构与气穴的关系。研制电液颤振发生器，建立振动和交流阀研究实验台，实验研究颤振器不同工况的振动特性、阀心涡动临界转速、涡动轨迹及阀心转矩特性；进行阀口气穴流场高速可视化观测实验，分析气穴的发生、发展及溃灭的过程。通过理论与实验研究，提出颤振器的结构优化设计原则，实现电液颤振器的高频、平稳振动。本课题的研究成果将进一步拓宽液压振动技术的应用领域。

近些年来，难加工材料及难加工结构的加工需求使得振动切削技术方兴未艾，并对振动装备提出了新的要求。本项目研究人员提出了振动钻削、振动磨削及振动多线剧切割等新设想，也对部分振动切削机理进行了探索，肯定了振动辅助作用所产生的好处。液压振动技术应用于振动试验及工程振动装备中已经有60多年了，但是它的振动频率限制了应用范围，本项目就是在这个背景下产生的。本项目提出了一种高频液压颤振原理，对液压颤振元件结构、机理等关键技术进行了深入研究，设计了并实施了多种应用结构，并对高频振动钻削、振动冷挤压进行了应用研究。主要研究内容和重要结果如下：.　　　1、高频激振阀的研究。结构研究包括设计了新的三通和四通高频激振阀，新结构解决了一些以前出现的问题，新阀具有结构更简单、更紧凑和耐用性高的特点，激振阀的输出频率超过5000Hz。此外，对于高频激振阀的内部动力学问题进行了研究。.　　　2、电液颤振器的结构及其振动特性研究。搭建了三个研究实验台，电液颤振器的最大振动频率达到了4000Hz。对电液颤振器的振动特性进行了反复研究，逐步深入地了解了液压颤振机理，明确了谐振特性、有效振动输出频率范围，为再设计提供了依据。.　　　3、进行振动冷挤压和振动钻削的应用研究，验证了液压颤振器的工作性能及振动所引起的好处。.　　　4、提出了新的液压振动装置的结构，包括液压振动主轴结构和一种用于多线剧的小型液压颤振台。..本项目的科学意义在于提出并实现了高频液压颤振结构，分析了其流固耦合振动机理及其振动特性，为设计这种结构的液压颤振器提供了科学依据。